本發(fā)明涉及曲軸、凸輪軸電解磨削加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置及方法。

背景技術(shù)：

曲軸、凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的關(guān)鍵零部件之一，其加工精度決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命及安全性能。曲軸具有曲拐多、長(zhǎng)徑比大以及剛性差的缺點(diǎn)，其在重力、回轉(zhuǎn)離心力、磨削力以及夾具裝夾力等作用下易發(fā)生復(fù)雜的彈性變形，嚴(yán)重影響曲軸精密加工的精度。

傳統(tǒng)曲軸、凸輪軸的加工方法采用切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)磨削法，為提高加工精度，須降低加工效率，即為了減小曲軸彈性變形，須降低主軸轉(zhuǎn)速，減小磨削用量，該方法只適合小批量的磨削加工，因工作效率低不適合大批量的磨削加工。

因此，需要提供一種超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置，該裝置基于中極法電解磨削原理，使電解磨削陰極成為曲軸的輔助支撐，有效減小了曲軸的彈性變形，配合超聲作用，能夠?qū)崿F(xiàn)曲軸或凸輪軸的高效高精密加工。

進(jìn)一步的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置，包括卡盤、尾座、砂輪、陰極、電解液噴頭和超聲波振動(dòng)裝置，所述卡盤和尾座間隔設(shè)定距離以對(duì)待加工曲軸或凸輪軸進(jìn)行夾持；所述砂輪和陰極分別設(shè)置于待加工曲軸或凸輪軸水平徑向兩側(cè)，所述砂輪與超聲波振動(dòng)裝置連接，所述陰極設(shè)有陰極滾子，陰極滾子貼合設(shè)置于待加工曲軸或凸輪軸表面，使陰極成為待加工曲軸或凸輪軸的輔助支撐；所述電解液噴頭設(shè)置于陰極一側(cè)，電解液噴頭向待加工曲軸或凸輪軸噴射電解液。

本發(fā)明的加工裝置基于中極法電解磨削原理，陰極和砂輪配合設(shè)置于曲軸或凸輪軸水平徑向兩側(cè)，使得陰極成為待加工曲軸或凸輪軸的輔助支撐，也就有效增加了曲軸或凸輪軸的剛度，減小曲軸或凸輪軸在加工過(guò)程中產(chǎn)生的彈性變形；通過(guò)超聲振動(dòng)裝置的設(shè)置，在曲軸的軸向施加超聲運(yùn)動(dòng)，以便降低平均磨削力與磨削熱，進(jìn)一步減小曲軸彈性變形與曲軸磨削燒傷，增加加工精度與加工效率。

進(jìn)一步的，所述超聲波振動(dòng)裝置包括與砂輪連接的變幅桿，所述變幅桿與超聲波換能器連接，超聲波換能器分別與超聲波發(fā)生器、電機(jī)相連。

進(jìn)一步的，所述卡盤外側(cè)設(shè)置電刷，電刷與陰極電連接。避免裝夾在曲軸上時(shí)由于加工過(guò)程中的不穩(wěn)定因素而產(chǎn)生電火花，損壞曲軸表面。

進(jìn)一步的，所述電刷外側(cè)設(shè)置絕緣板，電刷和電源正極連接，陰極和電源負(fù)極連接。

進(jìn)一步的，所述尾座上帶有絕緣套，尾座端部帶有頂尖頂緊待加工曲軸或凸輪軸。

進(jìn)一步的，所述陰極滾子與陰極由銷軸連接。

進(jìn)一步的，復(fù)合加工裝置還包括控制單元和電解液箱，所述電解液箱與電解液噴頭連接，所述控制單元與超聲波振動(dòng)裝置、砂輪、帶動(dòng)卡盤旋轉(zhuǎn)的主軸單元、電解磨削的陰極分別單獨(dú)連接。砂輪與曲軸的切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)、陰極與曲軸的切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)由控制單元控制，調(diào)節(jié)電解電流、電解電壓、超聲頻率、超聲振幅、曲軸轉(zhuǎn)速等因素，實(shí)現(xiàn)曲軸或凸輪軸的高精度與高生產(chǎn)率的超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削。

本發(fā)明復(fù)合加工裝置中陰極滾子材料采用耐磨耐腐蝕耐高溫的六方氮化硼。

超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置的加工方法，包括以下步驟：

1)將待加工曲軸或凸輪軸安裝于卡盤和尾座之間；

2)將砂輪與待加工曲軸或凸輪軸的隨動(dòng)關(guān)系、待加工曲軸或凸輪軸與陰極的隨動(dòng)關(guān)系導(dǎo)入控制單元；

3)接通電源，控制單元根據(jù)步驟2)的隨動(dòng)關(guān)系調(diào)節(jié)超聲波振動(dòng)裝置的振動(dòng)頻率和振幅、主軸單元的轉(zhuǎn)速、砂輪轉(zhuǎn)速，同時(shí)控制單元調(diào)節(jié)電解液箱的電解電流、電解電壓、電解液流量，實(shí)現(xiàn)曲軸的高精度加工。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)本發(fā)明通過(guò)陰極及其陰極滾子的設(shè)置，可使陰極成為曲軸或凸輪軸的輔助支撐，增加了曲軸或凸輪軸的剛度，減小了曲軸或凸輪軸加工過(guò)程中的彈性變形。

2)本發(fā)明中通過(guò)超聲振動(dòng)的設(shè)置，有效降低平均磨削力，進(jìn)一步減小曲軸彈性變形，增加加工精度與加工效率。

3)本發(fā)明中通過(guò)電解磨削電解液的使用，可有效降低磨削熱，配合超聲振動(dòng)的設(shè)置，進(jìn)一步降低了磨削熱，減少了曲軸磨削燒傷，增加加工精度。

4)本發(fā)明中整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可對(duì)電解磨削電壓、電解磨削電流配合調(diào)節(jié)超聲振動(dòng)頻率、振幅等進(jìn)行有效的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)曲軸或凸輪軸的高效高精密加工。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明復(fù)合加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的加工部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖中，1.曲軸，2.砂輪，3.超聲波發(fā)生器，4.超聲波換能器，5.變幅桿，6.電機(jī)，7.卡盤，8.電刷，9.絕緣板，10.導(dǎo)線，11.低壓直流電源，12.陰極，13.電解液箱，14.耐腐蝕塑料管，15.電解液噴頭，16.頂尖，17.絕緣套，18.尾座，19.曲軸主軸頸，20.滾子，21.曲軸連桿軸頸。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是示例性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的含義是相符的。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，為了解決如上的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置及方法。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1-2所示，提供了一種超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置，包括：曲軸1、砂輪2、超聲波發(fā)生器3、超聲波換能器4、變幅桿5、電機(jī)6、卡盤7、電刷8、絕緣板9、導(dǎo)線10、低壓直流電源11、陰極12、電解液箱13、耐腐蝕塑料管14、電解液噴頭15、頂尖16、絕緣套17、尾座18。砂輪2與曲軸1的切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)、陰極12與曲軸1的切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)由控制單元控制。

卡盤7和尾座18間隔設(shè)定距離以對(duì)待加工曲軸1或凸輪軸進(jìn)行夾持，通過(guò)卡盤7帶動(dòng)曲軸1轉(zhuǎn)動(dòng)。尾座18上帶有絕緣套17，尾座18端部帶有頂尖16頂緊待加工曲軸或凸輪軸。

超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置，基于中極法電解磨削原理，陰極12與砂輪2分別設(shè)置于曲軸1水平徑向兩側(cè)，結(jié)合陰極滾子20貼合在曲軸1表面，使陰極12成為曲軸1的輔助支撐，從而增加了曲軸1的剛度，減小了曲軸1加工過(guò)程中的彈性變形。陰極滾子20的設(shè)置是為了保證電解間隙且形成陰極系統(tǒng)對(duì)曲軸的輔助支撐。

超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置，砂輪2與超聲波振動(dòng)裝置連接，超聲波振動(dòng)裝置包括與砂輪2連接的變幅桿5，變幅桿5與超聲波換能器4連接，超聲波換能器4分別與超聲波發(fā)生器3、電機(jī)6相連。在曲軸1的軸向施加超聲運(yùn)動(dòng)，以便降低平均磨削力與磨削熱，進(jìn)一步減小曲軸1彈性變形與曲軸1磨削燒傷，增加加工精度與加工效率。

超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置，電刷8安裝在卡盤7上，避免裝夾在曲軸1上時(shí)由于加工過(guò)程中的不穩(wěn)定因素而產(chǎn)生電火花，損壞曲軸1表面。電刷8外側(cè)設(shè)置絕緣板9，電刷8通過(guò)導(dǎo)線10和低壓直流電源11正極連接，陰極12和低壓直流電源11負(fù)極連接。

電解液噴頭15設(shè)于陰極12的上側(cè)，電解液噴頭15向待加工曲軸1與陰極12間隙中噴射電解液。電解液噴頭15通過(guò)耐腐蝕塑料管14與電解液箱13連接。

為了避免對(duì)曲軸1或凸輪軸旋轉(zhuǎn)的影響，如圖2所示，陰極12的底部設(shè)有陰極滾子20，陰極滾子20與待加工曲軸或凸輪軸表面貼合，主要是與曲軸連桿軸頸21貼合，曲軸主軸頸19與卡盤7固定，陰極滾子20采用銷軸配合。設(shè)置陰極滾子可以保證電解間隙且形成陰極系統(tǒng)對(duì)曲軸1的輔助支撐。

超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置的陰極滾子20材料采用耐磨耐腐蝕耐高溫的六方氮化硼。

上述的裝置還包括控制單元，控制單元為plc控制器或者其他可編程控制器?？刂茊卧ㄟ^(guò)砂輪2與曲軸1的隨動(dòng)關(guān)系，陰極12與曲軸1的隨動(dòng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)砂輪2與曲軸1的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)，陰極12與曲軸1的隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)，再通過(guò)調(diào)節(jié)電解磨削電流、電解磨削電壓、超聲頻率、超聲振幅、曲軸轉(zhuǎn)速等因素，實(shí)現(xiàn)曲軸1或凸輪軸的高精度與高生產(chǎn)率的超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削。

本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種曲軸或凸輪軸加工方法，該方法采用如上所述的超聲振動(dòng)輔助切點(diǎn)追蹤隨動(dòng)電解磨削復(fù)合加工裝置。

上述加工方法的步驟如下：

1)將曲軸或凸輪軸安裝與卡盤上；

2)將砂輪與曲軸或凸輪軸的隨動(dòng)關(guān)系、曲軸或凸輪軸與陰極的隨動(dòng)關(guān)系導(dǎo)入控制單元。

3)將電解液噴頭通過(guò)耐腐蝕塑料管連接到電解液箱上，電刷通過(guò)導(dǎo)線連接直流電源正極，陰極通過(guò)導(dǎo)線連接直流電源負(fù)極，接通帶動(dòng)卡盤旋轉(zhuǎn)的機(jī)床主軸單元、超聲波振動(dòng)裝置與電解液箱的電源，控制單元根據(jù)如上的隨動(dòng)關(guān)系調(diào)節(jié)超聲波振動(dòng)頻率、超聲波振動(dòng)振幅、曲軸或凸輪軸轉(zhuǎn)速、砂輪轉(zhuǎn)速、電解電流、電解電壓、電解液流量等參數(shù)實(shí)現(xiàn)曲軸或凸輪軸的高精度加工。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。